Пояснение каждого параметра силовых МОП-транзисторов

Максимальное напряжение сток-исток VDSS

При закороченном истоке затвора номинальное напряжение сток-исток (VDSS) представляет собой максимальное напряжение, которое можно подать на сток-исток без лавинного пробоя. В зависимости от температуры фактическое напряжение лавинного пробоя может быть ниже номинального значения VDSS. Подробное описание V(BR)DSS см. в разделе Электростатические.

Подробное описание V(BR)DSS см. в разделе «Электростатические характеристики».

Максимальное напряжение источника затвора VGS

Номинальное напряжение VGS — это максимальное напряжение, которое может быть приложено между полюсами истока затвора. Основная цель установки этого номинального напряжения — предотвратить повреждение оксида затвора, вызванное чрезмерным напряжением. Фактическое напряжение, которое может выдержать оксид затвора, намного выше номинального напряжения, но будет меняться в зависимости от производственного процесса.

Фактический оксид затвора может выдерживать гораздо более высокие напряжения, чем номинальное напряжение, но это будет зависеть от производственного процесса, поэтому поддержание VGS в пределах номинального напряжения обеспечит надежность приложения.

ID – непрерывный ток утечки

ID определяется как максимально допустимый непрерывный постоянный ток при максимальной номинальной температуре перехода TJ(max) и температуре поверхности трубки 25°C или выше. Этот параметр является функцией номинального теплового сопротивления между переходом и корпусом RθJC и температуры корпуса:

Потери на переключение не включены во внутренний диаметр, и для практического использования трудно поддерживать температуру поверхности трубки на уровне 25°C (Tcase). Таким образом, фактический ток переключения в приложениях с жестким переключением обычно составляет менее половины номинального значения ID при TC = 25°C, обычно в диапазоне от 1/3 до 1/4. дополнительный.

Кроме того, ID при конкретной температуре можно оценить, если использовать термическое сопротивление JA, что является более реалистичным значением.

IDM — импульсный ток стока

Этот параметр отражает величину импульсного тока, которую может выдержать устройство, которая намного выше, чем непрерывный постоянный ток. Цель определения IDM: омическая область линии. Для определенного напряжения затвор-истокМОП-транзисторпроводит при наличии максимального тока стока

текущий. Как показано на рисунке, при заданном напряжении затвор-исток, если рабочая точка расположена в линейной области, увеличение тока стока повышает напряжение сток-исток, что увеличивает потери проводимости. Длительная работа на большой мощности приведет к выходу устройства из строя. По этой причине

Следовательно, номинальное значение IDM необходимо устанавливать ниже диапазона типичных напряжений управления затвором. Точка отсечения региона находится на пересечении Vgs и кривой.

Поэтому необходимо установить верхний предел плотности тока, чтобы предотвратить перегрев и перегорание чипа. По сути, это необходимо для предотвращения чрезмерного протекания тока через выводы корпуса, поскольку в некоторых случаях «самым слабым соединением» всего чипа является не сам чип, а выводы корпуса.

Учитывая ограничения теплового воздействия на IDM, повышение температуры зависит от ширины импульса, временного интервала между импульсами, тепловыделения, RDS(on), а также формы и амплитуды импульсного тока. Простое подтверждение того, что импульсный ток не превышает предел IDM, не гарантирует, что температура перехода

не превышает максимально допустимого значения. Температуру перехода при импульсном токе можно оценить, обратившись к обсуждению переходного термического сопротивления в разделе «Тепловые и механические свойства».

PD — общая допустимая рассеиваемая мощность в канале

Общая допустимая рассеиваемая мощность в канале калибрует максимальную рассеиваемую мощность, которая может рассеиваться устройством и может быть выражена как функция максимальной температуры перехода и термического сопротивления при температуре корпуса 25°C.

TJ, TSTG — Диапазон температур окружающей среды при эксплуатации и хранении

Эти два параметра калибруют диапазон температур перехода, допустимый условиями эксплуатации и хранения устройства. Этот температурный диапазон установлен с учетом минимального срока службы устройства. Обеспечение работы устройства в этом температурном диапазоне значительно продлит срок его службы.

EAS-Энергия одноимпульсного лавинного пробоя

 

Если перенапряжение (обычно из-за тока утечки и паразитной индуктивности) не превышает напряжение пробоя, устройство не подвергается лавинному пробою и, следовательно, не нуждается в способности рассеивать лавинный пробой. Энергия лавинного пробоя калибрует переходный выброс, который может выдержать устройство.

Энергия лавинного пробоя определяет безопасное значение переходного напряжения перенапряжения, которое может выдержать устройство, и зависит от количества энергии, которое необходимо рассеять, чтобы произошел лавинный пробой.

Устройство, определяющее номинальную энергию лавинного пробоя, обычно также определяет рейтинг EAS, который по значению аналогичен рейтингу UIS, и определяет, сколько энергии обратного лавинного пробоя устройство может безопасно поглотить.

L — значение индуктивности, а iD — пиковый ток, текущий в дросселе, который резко преобразуется в ток стока в измерительном устройстве. Напряжение, генерируемое на катушке индуктивности, превышает напряжение пробоя МОП-транзистора и приводит к лавинному пробою. Когда происходит лавинный пробой, ток в катушке индуктивности будет течь через МОП-транзистор, даже еслиМОП-транзисторвыключен. Энергия, запасенная в дросселе, аналогична энергии, запасенной в паразитном дросселе и рассеиваемой МОП-транзистором.

Когда МОП-транзисторы соединены параллельно, напряжения пробоя между устройствами вряд ли одинаковы. Обычно происходит следующее: одно устройство первым испытывает лавинный пробой, и все последующие токи (энергия) лавинного пробоя проходят через это устройство.

ЭАР - Энергия повторяющейся лавины

Энергия повторяющихся лавин стала «отраслевым стандартом», но без задания частоты, других потерь и количества охлаждения этот параметр не имеет смысла. Условия рассеивания тепла (охлаждения) часто определяют повторяющуюся энергию лавины. Также сложно предсказать уровень энергии, выделяемой при лавинном пробое.

Также сложно предсказать уровень энергии, выделяемой при лавинном пробое.

Настоящее значение рейтинга EAR заключается в калибровке повторяющейся энергии лавинного пробоя, которую может выдержать устройство. Данное определение предполагает отсутствие ограничения по частоте, чтобы устройство не перегревалось, что реально для любого устройства, где может произойти лавинный пробой.

Во время проверки конструкции устройства рекомендуется измерить температуру работающего устройства или радиатора, чтобы увидеть, не перегревается ли устройство MOSFET, особенно для устройств, в которых может произойти лавинный пробой.

IAR – ток лавинного пробоя

Для некоторых устройств тенденция набора фронта тока на кристалле при лавинном пробое требует ограничения лавинного тока IAR. Таким образом, лавинный ток становится «мелким шрифтом» спецификации энергии лавинного пробоя; это раскрывает истинные возможности устройства.

Часть II Статические электрические характеристики

V(BR)DSS: Напряжение пробоя сток-исток (напряжение разрушения)

V(BR)DSS (иногда называемое VBDSS) — это напряжение сток-исток, при котором ток, протекающий через сток, достигает определенного значения при определенной температуре и при коротком замыкании истока затвора. Напряжение сток-исток в данном случае является напряжением лавинного пробоя.

V(BR)DSS представляет собой положительный температурный коэффициент, а при низких температурах V(BR)DSS меньше максимального номинального напряжения сток-исток при 25°C. При -50°C V(BR)DSS меньше максимального номинального напряжения сток-исток при -50°C. При температуре -50°C V(BR)DSS составляет примерно 90% от максимального номинального напряжения сток-исток при 25°C.

VGS(th), VGS(off): пороговое напряжение

VGS(th) — это напряжение, при котором добавленное напряжение истока затвора может вызвать появление тока на стоке или исчезновение тока при выключении МОП-транзистора, а также условия тестирования (ток стока, напряжение истока стока, переход температура) также указаны. Обычно все затворы MOS имеют разные

пороговые напряжения будут разными. Поэтому указан диапазон изменения VGS(th). VGS(th) — отрицательный температурный коэффициент, при повышении температурыМОП-транзисторвключится при относительно низком напряжении истока затвора.

RDS(on): Сопротивление

RDS(on) — сопротивление сток-исток, измеренное при определенном токе стока (обычно половине идентификационного тока), напряжении затвор-исток и температуре 25°C. RDS(on) — это сопротивление сток-исток, измеренное при определенном токе стока (обычно половине идентификационного тока), напряжении затвор-исток и температуре 25°C.

IDSS: ток стока при нулевом напряжении затвора

IDSS — это ток утечки между стоком и истоком при определенном напряжении сток-исток, когда напряжение затвор-исток равно нулю. Поскольку ток утечки увеличивается с температурой, IDSS указан как при комнатной, так и при высоких температурах. Рассеяние мощности из-за тока утечки можно рассчитать, умножив IDSS на напряжение между источниками стока, которым обычно можно пренебречь.

IGSS — Ток утечки источника затвора

IGSS — это ток утечки, текущий через затвор при определенном напряжении истока затвора.

Часть III Динамические электрические характеристики

СНПЧ: Входная емкость

Емкость между затвором и истоком, измеренная с помощью сигнала переменного тока путем замыкания стока на исток, является входной емкостью; Ciss формируется путем параллельного соединения емкости стока затвора Cgd и емкости истока затвора Cgs, или Ciss = Cgs + Cgd. Устройство включается, когда входная емкость заряжается до порогового напряжения, и выключается, когда она разряжается до определенного значения. Поэтому схема драйвера и СНПЧ оказывают прямое влияние на задержку включения и выключения устройства.

Coss: Выходная емкость

Выходная емкость — это емкость между стоком и истоком, измеренная с помощью сигнала переменного тока, когда исток затвора закорочен, Coss формируется путем параллельного соединения емкости сток-исток Cds и емкости затвор-сток Cgd, или Coss = Cds + Cgd. Для приложений с мягким переключением Coss очень важен, поскольку он может вызвать резонанс в цепи.

Crss: емкость обратной передачи.

Емкость, измеренная между стоком и затвором при заземленном истоке, представляет собой емкость обратного переноса. Емкость обратной передачи эквивалентна емкости стока затвора Cres = Cgd и часто называется емкостью Миллера, которая является одним из наиболее важных параметров для времени нарастания и спада ключа.

Это важный параметр для времени нарастания и спада переключения, а также влияет на время задержки выключения. Емкость уменьшается по мере увеличения напряжения стока, особенно выходная емкость и емкость обратной передачи.

Qgs, Qgd и Qg: заряд ворот

Значение заряда затвора отражает заряд, накопленный на конденсаторе между клеммами. Поскольку заряд конденсатора изменяется в зависимости от напряжения в момент переключения, влияние заряда затвора часто учитывается при проектировании схем драйвера затвора.

Qgs — это заряд от 0 до первой точки перегиба, Qgd — это часть от первой до второй точки перегиба (также называемая зарядом «Миллера»), а Qg — это часть от 0 до точки, где VGS равен конкретному диску. Напряжение.

Изменения тока утечки и напряжения источника утечки оказывают относительно небольшое влияние на величину заряда затвора, и заряд затвора не меняется с температурой. Условия испытаний указаны. График заряда затвора показан в технических характеристиках, включая соответствующие кривые изменения заряда затвора для фиксированного тока утечки и изменяющегося напряжения источника утечки.

Соответствующие кривые изменения заряда затвора для фиксированного тока стока и изменяющегося напряжения истока стока включены в таблицы данных. На графике напряжение плато VGS(pl) меньше увеличивается с увеличением тока (и уменьшается с уменьшением тока). Напряжение плато также пропорционально пороговому напряжению, поэтому другое пороговое напряжение приведет к другому напряжению плато.

Напряжение.

Следующая схема более подробная и прикладная:

td(on): время задержки включения

Время задержки включения — это время от момента, когда напряжение истока затвора возрастает до 10 % от напряжения возбуждения затвора, до момента, когда ток утечки возрастает до 10 % от заданного тока.

td(off): Время задержки выключения.

Время задержки выключения — это время, прошедшее с момента, когда напряжение истока затвора упадет до 90% напряжения управления затвором, до момента, когда ток утечки упадет до 90% заданного тока. Это показывает задержку, возникающую перед передачей тока на нагрузку.

tr: Время нарастания

Время нарастания — это время, необходимое для повышения тока стока с 10% до 90%.

tf: Время падения

Время спада — это время, необходимое для того, чтобы ток стока упал с 90% до 10%.